P13 Linux进程间通信—

P13 Linux进程间通信——管道

news2024/11/29 2:48:19

前言

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🌺本篇简介 : 这一章我们学习Linux进程间通信中的管道

在 Linux系统中，以进程为单位分配和管理资源。

由于保护的缘故，一个进程不能直接访问另一个进程的资源，也就是说，进程之间互相封闭。

但在一个复杂的应用系统中，通常会使用多个相关的进程来共同完成一项任务，因此要求进程之间必须能够互相通信，从而来共享资源和信息。

所以，一个操作系统内核必须提供进程间的通信机制(IPC)。

目前，Linux使用的进程间的通信方式主要有

管道(pipe)和有名管道(FIFO)

信号(signal)

消息队列

共享内存

信号量

套接字(socket)

在本节中，将介绍管道和信号。

01管道

直接说管道，通常指的是无名管道

特点：

它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

其实也很好理解

我们要记得就是半双工的就可以，因为它不能同时读写，然后通常也只能用于父子进程中

它不属于普通文件，因为不属于其他任何文件系统，且只存在于内存中。

1 #include <unistd.h>
2 int pipe(int fd[2]);    // 返回值：若成功返回0，失败返回-1

当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：

要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可

若要数据流从父进程流向子进程，则关闭父进程的读端（fd[0]）与子进程的写端（fd[1]）；反之，则可以使数据流从子进程流向父进程。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
	char writebuf[]="I am father";
	char readbuf[32]={0};
	int fd[2]; //0为读，1为写
	pipe(fd);//创建管道
	pid_t pid = fork();//创建子进程

	switch (pid)
	{
		case -1:
			perror("fork?");
			break;
		case 0:
			printf("this is child : %d\n",pid);
			close(fd[1]);
			int n_re = read(fd[0],readbuf,sizeof(readbuf));
			printf("read : %d byte from father :%s\n",n_re,readbuf);
			break;
		default:
			printf("this is father :%d\n",pid);
			close(fd[0]);
			int n_wr = write(fd[1],writebuf,sizeof(writebuf));
            printf("##########################################\n");
			break;
	}
	return 0;

}

我们来看这段代码，我们定义了两个数组，分别是readBuf和WriteBuf

还定义了一个整形的数组fd，这个就是用于管道读写操作的句柄了

然后pipe就是创建管道了

创建管道后

我们创建fork创建一个子进程

switch就是用区分父子进程执行线路的

如果不是很理解可以看一下我上两章的内容，关于fork系统调用的

可以看到我们在父进程线路中，我们close（fd[]）,也就是关闭了读端了，然后写入writeBuf，也就是I am father

子进程也是同理，区别就是子进程是关闭写端，然后读取内容的

我们编译执行一下

我们可以看到，子进程中打印了I am father这句话

所以说管道读写确实可以实现父子进程间的通信

02有名管道

FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。

特点

FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

函数原型

 #include <sys/stat.h>
 // 返回值：成功返回0，出错返回-1
 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

其中的 mode 参数与open函数中的 mode 相同。

一旦创建了一个 FIFO，就可以用一般的文件I/O函数操作它。

当 open 一个FIFO时，是否设置非阻塞标志（O_NONBLOCK）的区别：

若没有指定O_NONBLOCK（默认），只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的，只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它。
若指定了O_NONBLOCK，则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO，其errno置ENXIO。

FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。

readdemo.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main (){
	char rebuf[32]={0};
	if((mkfifo("./file",0600)==-1)){
		perror("why");
	}
	int fd = open("./file", O_RDONLY);
	int n_re = read(fd,rebuf,32);
	printf("read : %d byte \nbuf : %s ",n_re,rebuf);
	return 0;
}

writedemo.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main (){
	char buf[]="hello world";
	int fd = open("./file", O_WRONLY);
	int n_write = write(fd,buf,sizeof(buf));
	printf("write %d byte to read grep\nbuf : %s",n_write,buf);
	return 0;

}